《第1节 能源综合利用》课件1.ppt

理想的氢能源循环系统 能源的综合利用 煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料(又叫矿物燃料)，化石燃料是重要的燃料和重要的能源。 煤—黑色金子 煤的形成：煤主要是由古代植物在地下隔绝空气的条件下，经过长期的一系列复杂的化学变化和生物变化，而形成的一种由有机物和无机物所组成的复杂的固态混合物。煤的主要成分是碳，还含有氢、氧、氮及硫、磷等48种元素。 煤炭有实用价值的综合利用主要有煤的干馏、气化和液化。煤最主要的应用是直接作为燃料，将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热，即煤的干馏。由此得到焦炭、煤焦油、炔炉气、粗氨水和粗苯等。这些产物可用于生产化肥、塑料、合成橡胶、合成纤维、炸药、染料、医药等。 化石燃料 煤的干馏---化学变化 煤的气化：是把煤中的有机物转化为可燃件气体的过程。煤与有限的空气和水蒸气反应，得到—种气态混合物，称之为半煤气： 如果将煤在高温时与水蒸气反应即可制很水煤气，这种气体的燃烧热比半水煤气高1倍。 煤的液化：是把煤转化成液体燃料的过程。煤与液态烃在化学组成上的差别在于煤的氢碳原子比(即H/C)低(一般石油烃的H/C约为1．8)。为使煤液化，需要加氢。 石油的形成：石油是由古代动、植物遗体在地壳内部高温、高压条件下经过非常复杂的化学变化而形成的各种烷烃、环烷烃和芳烃组成的液态混合物。其主要成分是多种碳、氢元素组成的有机化合物，同时含少量硫、氧、氮等元素。 石油（原油）经过分馏可得到系列产品，如溶剂油、汽油、柴油、润滑油等。 天然气： 主要成份是（CH4）甲烷俗称沼气 天然气，是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。 尽管天然气是无色无味的，然而在送到最终用户之前，还要用硫醇来给天然气添加气味，以助于泄漏检测。天然气不像一氧化碳那样具有毒性，它本质上是对人体无害的。 天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较高。采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题；天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%，减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。但是，对于温室效应，天然气跟煤炭、石油一样会产生二氧化碳。因此，不能把天然气当做新能源。 完全燃烧：CH?+2O?===CO?+2H?O（反应条件为点燃） 火力发电厂发电中能量转化： 化石燃料 化学能 热能 机械能 电能 为什么化石燃料的转化率低？我们以火力发电厂发电为例。 燃烧化石燃料存在较多问题，如：浪费自然资源、产生大气污染、能量转化效率低等。 化石燃料的综合利用 通过化石原料的综合利用，可以得到很多重要的化工产品。利用这些化工产品可以制备很多有机合成高分子化合物，进一步制备出许多生产、生活中使用的有优良性能的合成材料。 太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳的辐射能量。 人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的。此外，水能、风能等也都是由太阳能转换来的。 太阳能 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。 清洁新能源未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种。 ①光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。 ②光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。 ——化学电源 是一种将化学能直接转化成电能的装置。 在能量转化中，电池通过特定的化学反应，消耗某种化学物质而释放出电能，且能量转化率较高，因此，电池是一种高效率的能量转化器